Agisoft PhotoScan在立面测量中的应用

邵万里

(漳州市测绘设计研究院，福建 漳州 363000)

1 引 言

在城市化愈演愈烈的当今社会，新旧建筑的对比已愈发明显，尤其是城市临街旧建筑的立面，存在着材料老化、色彩斑驳等问题，破坏了城市街道的整体形象。随着人们对城市景观要求的不断提高，各大中城市纷纷进行城市街道景观整治工作[1]。作为街道立面整治工作或建筑物改(扩)建工程的重要基础数据，建筑立面图的绘制显得尤为重要[2]。

建筑立面图的测绘方法较多，常规方法包括全站仪野外测量、三维激光扫描、多基线数字近景摄影测量等。上述作业方法存在一些局限性，如作业强度大、设备昂贵、内业相对烦琐等[3，4]。

本文提出的作业方法外业仅需手持数码相机拍摄相片，并丈量一至两个尺寸(已有现势性强的大比例尺数字地形图的情况下可省略此步骤)，用Agisoft photoscan软件对拍摄的数码相片进行内业处理，整个处理的流程中人工干预少。在作业强度、人员及设备投入、内业处理等环节均有较明显改善。

Agisoft photoscan软件是俄罗斯Agisoft公司研发的一款基于影像自动生成高质量三维模型的优秀软件，它根据最新的多视图三维重建技术，可对具有一定重叠率的数码相片进行处理。整个工作流程无论是影像定向还是三维模型重建，过程都是完全自动化。

2 作业流程

2.1 作业流程图(如图1所示)

图1 作业流程图

2.2 获取数码相片

数码相片的拍摄是整个作业流程中非常关键的环节，相片的分辨率、重叠度以及外界拍摄条件影响成果的精细程度。

拍摄要求及注意事项[5]：

选择普通家用数码相机即可；

避免使用超广角和鱼眼镜头；

固定镜头是首选。如果使用变焦镜头，焦距应设置为最大或最小值；

按图2所示，尽量确保拍摄角度垂直于建筑物外墙面。

图2拍摄角度

确保所需绘制立面图的区域至少有2张相片覆盖，对于一张相片无法拍全的建筑物立面，可将该立面分部分拍摄，但各相邻部分需保证有60%(经验值)重叠率。重叠度不够的区域往往在建筑物边缘部分。

2.3 建筑物立面已知尺度的获取

利用现势性好的1∶500数字化地形图内业量取该立面的长度或宽度；若无地形图等资料可利用时，需实地丈量两兴趣点之间的距离。

2.4 内业处理主要流程

(1)新建工程

建立工程文件，导入数码相片，通过软件自检，在保证重叠度的前提下把相片质量值小于0.8的删除，对于有漏洞的区域需要外业补拍。

(2)对齐照片

工程建立后，通过软件“对齐照片”功能进行相片配准并提取连接点。可以通过“对齐照片”对话框修改匹配的精度等级以及点的密度等参数。图3为提取点云后的连接点分布情况。

图3 提取点云

(3)标定标记

从1∶500地形图中量取建筑物长度为 10.85 m，将标记准确标定在相片上，并对两个标记建立标尺，如图4所示。

图4 建立标尺

(4)优化图片对齐方式

将连接点纠正到新建的独立坐标系中，纠正后的点云尺度正确。

(5)生成密集点云

软件可以生成可视密点云模型。基于相机的估计方位，计算每个相机的深度信息来合成密集点云。

(6)生成网格

根据生成的密集点云构建网格，Arbitratry表面类型可以用于任何对象的建模，如雕像、建筑物等。

(7)生成纹理

软件在生成的网格上贴上建筑物的纹理细节，建模完成，如图5所示。该模型不仅形象逼真，同时具有准确的尺度关系。

图5 纹理模型(数字1-16为本文后期添加便于描述)

(8)立面图绘制与成果导出

如图6所示，利用软件自带的画线、画面等功能可直接在模型上进行立面图的绘制，用导出功能将描绘的立面图导出常用的DXF格式。

图6 画点、画线、画面功能

3 精度对比分析

在该立面上较均匀地量取一些特征点间的距离与外业全站仪采集数据进行对比，对比情况如表1所示：

尺寸对比图 表1

4 结 语

本文简述了用Agisoft photoscan软件处理数码相片并进行立面图绘制的流程，并验证该作业方式可靠。在已有现势性强的大比例尺地形图的前提下可避免架设全站仪进行重复测绘，即使在无现状地形图可利用的情况下外业也仅需量取一个尺寸即可。内业处理过程自动化以及软件自带的联机并行处理功能均可大大提高内业工作效率。

手持拍摄对低矮建筑物比较适用，而对高层建筑物，可借助无人机进行拍摄。有进一步需求的测绘单位可借助手持云台，对立面进行严格正射拍摄生成正射影像图。设计人员可直接在正射影像图上进行立面设计，改变以往需要边设计边参照现场拍摄回来的零散相片。